西南地区极端降水变化趋势

利用西南地区90个气象台站1970-2010年逐日降水量资料,依据世界气象组织(WMO)定义的连续5d最大降水量、总降水量、强降水比等6种极端降水指数,采用F检验、11a滑动平均等统计方法,研究了西南地区极端强降水变化趋势的时空变化特征。在时间上,西南地区近41年来冬、春、夏季连续5d最大降水量缓慢波动上升,秋季连续5d最大降水量呈下降趋势;强降水、降水强度及强降水比呈上升趋势,但总降水量和最长持续无降水日数呈减少趋势;另外,各极端降水指数还存在明显的年际、年代际变化。在空间上,西南地区极端降水变化趋势具有显著的地域差异,呈东西或西北东南向梯度变化特征。其中冬季连续5d最大降水量、降水强度、强降水比及最长持续无降水日数,在西南大部分地区呈增加趋势。秋季连续5d最大降水量与总降水量在西南大部分地区呈减少趋势。而春、夏季连续5d最大降水量和强降水的增减区域大致相当。     

欧亚大陆极端降水事件的区域变化特征

近年来,在全球变暖的背景下,极端气候事件特别是极端降水事件,发生频率愈发上升。本文使用美国气候预测中心提供的逐日降水资料,统计分析了1979—2018年期间欧亚大陆各个子区域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:1)从气候态的空间分布特征来看,南欧、南亚、东南亚、东亚地区为欧亚大陆全年总降水量高值区,同时也是极端强降水频发地区;而东亚地区青藏高原、中国中西部至蒙古一带,南亚地区印度次大陆以及中亚、西亚等地的部分地区则是连续性干旱事件的高频区,极端强降水事件发生频次较少;2)在21世纪初之后,东南亚、南亚、东亚、北亚、西亚和南欧这6个地区的全年总降水量发生年代际增加,且在研究时段呈显著增加趋势。在过去近40 a,南亚、东亚和中亚的RX1day(日最大降水量)、RX5day(连续5 d最大降水量)、中雨日数(R10mm)、大雨日数(R20mm)自20世纪90年代中期年代际增加,且呈长期增加趋势。南亚、北亚、东亚、中亚这4个地区的最大连续干旱日数在20世纪80年代初显著增加,但长期趋势并不显著。需要指出的是,自2014年起极端强降水事件在东南亚、南亚和东亚地区持续增多,而连续性干旱事件在北欧地区持续增多。     

中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

1961—2011年通辽市极端降水事件特征分析

文章利用通辽市9个气象站1961—2011年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,统计了极端降水事件的频次,分析其空间分布特征和时间趋势变化。结果表明,通辽市极端降水事件阈值的空间特征是由南向北总体上呈高—低—高的分布特征,而极端降水事件频次空间差异较小,都在3.4d/a左右。1961—2011年,通辽市极端降水事件的发生频次呈减少趋势,减幅为0.23d/10a,存在明显的年代际差异。     

茂名地区极端降水时空分布特征分析

利用茂名地区近45a气象站逐日雨量资料,分析茂名极端降水事件的时空分布特征。结果表明,茂名地区各站极端降水的阈值与强度由南向北递减,平均年极端降水总量由西向东递减,极端降水频次的由西北向东南递减;极端降水事件发生的高峰月为6月,极端降水总量峰值月为8月;茂名地区极端降水总量、频数以及强度均呈增加趋势,年际变化明显;各极端降水指标突变特征不明显;年极端降水总量以及频次存在准3a短周期、12a长周期。     

近40年湖南省极端强降水气候变化趋势与突变特征

利用1961-2004年逐日降水资料,对湖南极端强降水事件气候变化趋势和突变特征进行分析.结果表明:近44年来,极端强降水量和日数呈增加趋势.1993年是显著增加的突变点,年平均极端强降水量与日数1994-2004年比1961-1993年分别增加126.4mm和2.05d.极端强降水年平均强度趋势不明显,无明显突变,但1993年之后一直处于上升趋势,1994-2004年比1961-1993年增加了2.25mm·d-1.间隔1～5d的极端强降水事件除湘西和永州南部外,大部分地区呈增加趋势,洞庭湖区和湘江流域增加显著.极端强降水事件发生时间主要集中在6月中下旬和5月上中旬,1990年代以来,7月中旬也是极端强降水事件频发时段.     

1960～2008年江西省极端降水变化趋势

利用江西省17个国家级台站1960～2008年逐日降水量资料,对日降水量超过绝对阈值(25mm和50mm)和百分位数阈值(95%和99%)的极端降水变化情况进行了分析。结果表明,江西省近50年极端降水频率和强度均呈波动上升趋势,大雨和强降水频率的增加最为迅速,暴雨和极端强降水事件强度增加最大;夏季各种极端降水事件频率均有明显升高;冬季大雨和强降水事件频率也有显著增加;春季和秋季极端降水强度有明显增加,特别是暴雨和极端强降水事件强度增加迅速;夏季暴雨和极端强降水强度有所降低或略有增加;江西省极端降水的频率和强度变化趋势较为一致,特别是1990年代;极端降水的增加以发生频数的增加为主,降水强度的增加并不显著;近50年江西省大部分地区的极端降水事件频率和强度均有增加,但高值区的分布有较大的差异。极端强降水事件强度在鄱阳湖平原附近减小,而在周边的大部分地区呈增长趋势。进一步的分析发现,极端降水强度的变化与地形有显著的正相关关系。     

近45年5—9月阿勒泰地区强降水气候变化趋势与突变特征

利用1961-2005年5-9月阿勒泰地区六县一市7站逐日降水资料,对该地区强降水事件的气候变化趋势和突变特征进行分析.结果表明:近45年来,强降水量和强降水日数呈增加趋势,1981年是增加的突变点;强降水强度、极端降水量和日数的变化趋势不明显;间隔1～5 d强降水日数呈增加趋势;1982年以来,5月和7月强降水发生频率显著增加,9月强降水发生频率锐减;强降水事件发生时间主要集中在7月份,1980年代以来,8月下旬也是强降水事件频发时段.     

1961—2016年内蒙古极端降雪事件特征分析

利用内蒙古自治区107个国家气象站1961—2016年冬半年逐日降雪资料,采用相对极值处理方法确定了各站极端降雪事件的阈值,详细分析了内蒙古地区极端降雪事件的时空分布特征。研究结果显示:内蒙古中东部地区有3个极端降雪事件频发区域;阈值、极值、频率和极端降雪强度有明显的空间分布特征和差异;从发生站次数的年代际变化情况看,20世纪70年代是频发期,其次是60年代和21世纪以来的前10a,20世纪90年代以来有增多的变化趋势;在月际循环上,极端降雪事件表现为双峰的特征,最大值位于3月,次大值位于11月。区域分布特征也有明显的差异,112°E以东表现为双峰型特征,以西是单峰型特征;21世纪以来达到或超过历史极值的极端降雪事件发生频繁,地域分布特征和极端性突出。     

1961—2019年陕西省极端旱涝事件的时空演变规律

选用陕西省51个地面气象站1961—2019年日降水数据,利用MATLAB2017计算了6个极端降水指数,采用线性趋势分析法、森斜率和改进的非参数Mann-Kendall趋势检验法研究不同时间尺度下极端降水指数的时空演变特征并找出了发生突变的年份。结果表明：各极端降水指数的月际、年际和年代际变化差异较大;夏季（7—9月）容易发生极端湿润事件,而冬季则容易发生极端干旱事件;连续干旱日数（DCD）、连续湿润日数（DCW）、强降水日数（DR10）和最大日降水量（Rd,max）、非常湿润日降水量（R95p）、全年湿润日降水总量（RT）的变化趋势率分别为-014、-013、-020 d/10 a 和108、039、-342 mm/10 a,多年平均值分别为388、58、200 d和607、1678、6443 mm;极端湿润事件发生较频繁的站点主要分布在陕南地区,而陕北地区的站点发生干旱的风险较高;陕北有变湿润的趋势,而关中平原地区的极端降水事件整体有缓解的趋势,陕南地区极端降水事件则表现为区域加剧和缓解并存的趋势。     

Recent trends in observed temperature and precipitation extremes in the Yangtze River basin,China

Summary The present study is an analysis of the observed extreme temperature and precipitation trends over Yangtze from 1960 to 2002 on the basis of the daily data from 108 meteorological stations. The intention is to identify whether or not the frequency or intensity of extreme events has increased with climate warming over Yangtze River basin in the last 40 years. Both the Mann-Kendall (MK) trend test and simple linear regression were utilized to detect monotonic trends in annual and seasonal extremes. Trend tests reveal that the annual and seasonal mean maximum and minimum temperature trend is characterized by a positive trend and that the strongest trend is found in the winter mean minimum in the Yangtze. However, the observed significant trend on the upper Yangtze reaches is less than that found on the middle and lower Yangtze reaches and for the mean maximum is much less than that of the mean minimum. From the basin-wide point of view, significant increasing trends are observed in 1-day extreme temperature in summer and winter minimum, but there is no significant trend for 1-day maximum temperature. Moreover, the number of cold days ≤0 °C and ≤10 °C shows significant decrease, while the number of hot days (daily value ≥35 °C) shows only a minor decrease. The upward trends found in the winter minimum temperature in both the mean and the extreme value provide evidence of the warming-up of winter and of the weakening of temperature extremes in the Yangtze in last few decades. The monsoon climate implies that precipitation amount peaks in summer as does the occurrence of heavy rainfall events. While the trend test has revealed a significant trend in summer rainfall, no statistically significant change was observed in heavy rain intensity. The 1-day, 3-day and 7-day extremes show only a minor increase from a basin-wide point of view. However, a significant positive trend was found for the number of rainstorm days (daily rainfall ≥50 mm). The increase of rainstorm frequency, rather than intensity, on the middle and lower reaches contributes most to the positive trend in summer precipitation in the Yangtze.     

2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比

本文利用国家气象信息中心提供的1961—2016年全国2341个气象观测站日和小时降水量资料,分析了2016年中国汛期降水的极端特征,并与1998年进行比较。主要结论如下：2016年汛期全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,共有140站汛期降水量突破1961年以来历史同期极大值,有112站出现历史次极大值,比1998年分别偏多54和47站。1998年降水极值主要出现在东北和长江中上游地区,2016年主要出现在华东地区,而且范围更加集中。共出现6972站次暴雨,其中大暴雨1251站次,为1961年以来最多。44次大范围暴雨过程持续时间达90 d,总体呈现“中间强、前后弱”的特征。有417站出现日降水量极端事件,其中88站突破历史纪录,创1961年以来新高;最大小时降水量共有113站突破历史极值,比1998年偏多29站。从空间分布来看,日降水量极端事件2016年主要位于华东和华北地区,1998年集中在中部地区;破纪录小时降水2016年主要在西部地区,而1998年东部地区更为突出。     

华北地区小时极端降水的非稳态研究

本文以华北五省为研究区，基于1960—2014年小时降水数据建立1、2、3、6、12和24 h极端降水序列，对比分析稳态和非稳态假设下极端降水重现期估计的差异。研究表明：1960―2014年华北不同时间极端降水的变化趋势略有不同，时间越短呈上升趋势的站点越多，1~3 h的极端降水呈上升趋势的站点较多，稳态和非稳态假设下的20~100 a一遇重现期平均差异较大，其中，1 h极端降水的显著上升站点中，二者的平均相对误差达30%~43%；而6~24 h极端降水中，呈下降趋势的站点增多，其中，24 h极端降水显著下降站点中，二者的平均相对误差达-43%~-32%；无显著趋势站点，二者的平均相对误差大部分介于-10%~10%。随着重现期增大，二者差异的不确定性区间增大，不同变化趋势站点表现一致。研究发现，华北地区短历时极端降水强度增加，稳态假设下极端降水的重现期会严重低估。因此，选用非稳态假设估计极端降水的重现期，将降低极端降水的灾害风险。     

Recent changes in precipitation extremes in the Heihe River basin,Northwest China

Changes in rainfall extremes pose a serious and additional threat to water resources planning and management, natural and artificial oasis stability, and sustainable development in the fragile ecosystems of arid inland river basins. In this study, the trend and temporal variation of extreme precipitation are analyzed using daily precipitation datasets at 11 stations over the arid inland Heihe River basin in Northwest China from 1960 to 2011. Eight indices of extreme precipitation are studied. The results show statistically significant and large-magnitude increasing and decreasing trends for most indices, primarily in the Qilian Mountains and eastern Hexi Corridor. More frequent and intense rainfall extremes have occurred in the southern part of the desert area than in the northern portion. In general, the temporal variation in precipitation extremes has changed throughout the basin. Wet day precipitation and heavy precipitation days show statistically significant linear increasing trends and step changes in the Qilian Mountains and Hexi Corridor. Consecutive dry days have decreased obviously in the region in most years after approximately the late 1980s, but meanwhile very long dry spells have increased, especially in the Hexi Corridor. The probability density function indicates that very long wet spells have increased in the Qilian Mountains. The East Asian summer monsoon index and western Pacific subtropical high intensity index possess strong and significant negative and positive correlations with rainfall extremes, respectively. Changes in land surface characteristics and the increase in water vapor in the wet season have also contributed to the changes in precipitation extremes over the river basin.     

Temporal and Spatial Characteristics of Extreme Hourly Precipitation over Eastern China in the Warm Season

Based on hourly precipitation data in eastern China in the warm season during 1961-2000,spatial distributions of frequency for 20 mm h 1 and 50 mm h 1 precipitation were analyzed,and the criteria of short-duration rainfall events and severe rainfall events are discussed.Furthermore,the percentile method was used to define local hourly extreme precipitation;based on this,diurnal variations and trends in extreme precipitation were further studied.The results of this study show that,over Yunnan,South China,North China,and Northeast China,the most frequent extreme precipitation events occur most frequently in late afternoon and/or early evening.In the Guizhou Plateau and the Sichuan Basin,the maximum frequency of extreme precipitation events occurs in the late night and/or early morning.And in the western Sichuan Plateau,the maximum frequency occurs in the middle of the night.The frequency of extreme precipitation (based on hourly rainfall measurements) has increased in most parts of eastern China,especially in Northeast China and the middle and lower reaches of the Yangtze River,but precipitation has decreased significantly in North China in the past 50 years.In addition,stations in the Guizhou Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River exhibit significant increasing trends in hourly precipitation extremes during the nighttime more than during the daytime.     

华南暖季极端降水与气温的对应关系

利用华南地区1966—2005年5—10月台站小时降水和日降水以及气温观测资料,分析了极端降水与气温的对应关系。结果表明,气温低于25℃时,日极端降水强度与小时极端降水强度均随气温升高而升高,且越极端的降水出现向两倍Clausius-Clapeyron (CC)变率转换的气温越低;气温高于25℃时,日极端降水强度和小时极端降水强度出现不同程度的下降,其中前者下降更为显著。考察降水持续时长发现,气温高于25℃时,华南地区小时极端降水随气温的下降主要由短持续性降水所贡献;气温高于28℃时几乎无长持续性降水发生。     

“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析

利用全国综合气象信息共享平台(CIMISS)地面站点降水资料、欧洲中期天气预报中心逐小时再分析资料，分析 “黑格比”台风登陆后在浙江嘉兴、上海金山交界地区(简称“关注区”)产生的极端降水及相关物理量特征，结果表明：(1) 此次降水过程的小时雨强、日降水和过程降水均具有很强的极端性，部分测站达十年一遇甚至是百年一遇标准，杭州湾北岸强降水的极端性比南岸更显著；(2) 关注区对流层低层充足的水汽，以及高低层冷、暖平流的叠加，为极端降水发生发展提供了有利的水汽条件和不稳定条件；(3) 根据物理量的逐小时演变，呈现出低层辐散、高层辐合的环流增强，以及低层强烈的涡旋运动，关注区强降水也随之发生；(4) 此次极端暴雨过程850 hPa第二类热成风螺旋度极值和地面散度经极值排序后呈现较高的百分位置，在相似台风中均具有显著的极端性，对类似路径、小体积台风极端降水的发生具有较好的指示意义。     

2011/2012年冬季我国异常低温特征及可能成因分析

2011/2012年冬季,我国大部气温异常偏低,全国平均气温仅有-4.8℃,为1986年以来最低值,同时我国内蒙古、新疆、西藏和陕西一些地区日最低气温均突破历史极值。本文利用1951—2010年的中国台站气温资料及NCEP再分析资料对冬季气温异常偏低的原因分析后表明,2011/2012年东亚冬季风异常偏强造成了我国气温大范围异常偏低。异常偏强的东亚冬季风环流系统也表现为:对流层低层西伯利亚地区为异常冷高压控制,对流层中高层从乌拉尔山到贝加尔湖地区上空阻塞异常偏强,东亚大槽异常偏深。进一步的分析表明,2011年冬季时期赤道中东太平洋地区出现的La Nina事件可能是造成东亚冬季风系统异常的原因之一。     

Regional trends in recent precipitation indices in China

Summary Regional characteristics of recent precipitation indices in China were analyzed from a daily rainfall dataset based on 494 stations during 1961 to 2000. Some indices such as precipitation percentiles, precipitation intensity, and precipitation persistence were used and their inter-decadal differences were shown in this study. Over the last 40 years, precipitation indices in China showed increasing and decreasing trends separated into three main regions. A decreasing trend of annual precipitation and summer precipitation was observed from the southern part of northeast China to the mid-low Yellow River valley and the upper Yangtze River valley. This region also showed a decreasing trend in precipitation intensity and a decreasing trend in the frequency of persistent wet days. On the other hand, increasing trends in precipitation intensity were found in the Xinjiang region (northwest China), the northern part of northeast China, and southeast China, mainly to the south of the mid-low Yangtze River. The indices of persistent wet days and strong rainfall have contributed to the increasing frequency of floods in southeast China and the Xinjiang region in the last two decades. Persistent dry days and weakening rainfall have resulted in the increasing frequency of drought along the Yellow River valley including North China. Regional precipitation characteristics and trends in precipitation indices indicate the climate state variations in the last four decades. A warm-wet climate state was found in northwest China and in the northern part of northeast China. A warm-dry climate state extends from the southern part of northeast China to the Yellow River valley, while a cool-wet summer was found in southeast China, particularly in the mid-low Yangtze River valley over the last two decades.     

土壤湿度年际变化对中国区域极端气候事件模拟的影响研究 I. 基于CAM3.1的模式评估

利用NCAR大气模式CAM3.1对中国区域近40年的极端气候事件进行了模拟试验;在此基础上, 利用1961～2000年中国区域452站的逐日最高、最低气温和降水资料, 从气候平均、年际变化和长期变化趋势等方面全面评估了该模式对中国极端气候事件的模拟能力。结果表明:(1)模式对中国区域极端气候指数气候平均态的大尺度空间分布特征具有一定的模拟能力;模式对极端降水指标空间分布的模拟能力较好, 而对极端气温指标的模拟较差;模式对极端气候指标的模拟存在系统性的偏差, 模拟的极端降水的系统性偏差要远大于对极端温度的模拟。(2)模式对极端气温指数的年际变化特征具有较强的模拟能力, 而对极端降水指数的年际变化基本没有模拟能力;模式模拟的各极端降水指标的年际变幅与观测存在较大的偏差。(3)模式较好地模拟出了暖夜和暖昼指数在中国大部分区域的增加趋势, 但变幅较实测偏小;模式对热浪持续指数长期趋势的模拟则相对略差。模式对极端气温指标长期趋势的模拟能力总体优于对极端降水指标的模拟。模式对极端降水频次和中雨日数长期趋势的模拟尚可, 但对持续湿期长期趋势的空间分布模拟较差。研究结果可为该模式用于极端气候的模拟研究提供一定参考。